Anjali Tripathi Prečo Zem môže niekedy vyzerať ako Mars TED Talk Titulky a prepis TED
Pri pohľade na hviezdy v noci je úžasné, čo môžete vidieť. Je nádherný. Čo je však ešte úžasnejšie, je to, čo nemôžete vidieť, pretože teraz vieme, že okolo všetkých alebo takmer všetkých hviezd je planéta alebo pravdepodobne niekoľko.
To, čo vám tento obrázok neukazuje, sú teda všetky planéty, o ktorých vieme, že existujú vo vesmíre. Ale keď myslíme na planéty, máme tendenciu myslieť na vzdialené veci, ktoré sa od našej planéty veľmi líšia. Ale sme na planéte a na tejto Zemi je toľko úžasných vecí, že všade hľadáme veci, ktoré sa im podobajú. A keď hľadáme, objavujeme úžasné veci. Chcel by som vám povedať úžasnú vec, ktorá sa stala tu na Zemi. Totiž, každú minútu sa zo Zeme a do vesmíru stratí asi 180 kg vodíka a asi 3 kg hélia. Toto je množstvo plynu, ktoré opúšťa a nikdy sa nevracia. Vodík, hélium a mnoho ďalších prvkov tvoria to, čo nazývame zemská atmosféra. Atmosféra zahŕňa tieto plyny, ktoré tvoria tenkú modrú čiaru, ktorá je viditeľná tu na Medzinárodnej vesmírnej stanici, na fotografii vytvorenej niektorými astronautmi. A tento tenký pásik okolo našej planéty je to, čo umožňuje rozkvetu života. Chráni našu planétu pred príliš veľkými nárazmi, pred meteoritmi a inými nebeskými telesami. A je to taký úžasný jav, že zmiznutie by vás malo aspoň trochu vystrašiť.
Tento proces, ktorý študujem, sa nazýva atmosférická strata. Strata atmosféry nie je špecifická pre Zem. Je to súčasť toho, čo planéta znamená, ak sa ma pýtate, pretože planéty nielen tu na Zemi, ale aj všade vo vesmíre môžu utrpieť stratu atmosféry. A spôsob, akým sa to deje, nám v skutočnosti poskytuje podrobnosti o planétach. Pretože keď premýšľate o slnečnej sústave, mohla by vás napadnúť fotografia tu. A vy by ste povedali: „No, je tu osem planét, možno deväť.“ Takže pre tých z vás, ktorým tento obrázok vadí, ho doplním.
Vďaka kozmickej lodi New Horizons sem zaraďujeme aj Pluto. A tu spomeniem, že počas tejto prezentácie o stratách atmosféry budem Pluto považovať za planétu, rovnako ako planéty okolo iných hviezd, ktoré nevidíme, sú tiež planétami. Medzi základné vlastnosti planét patrí skutočnosť, že ide o telesá, ktoré gravitácia drží pohromade. Je to teda veľký amalgám hmoty, podporovaný touto príťažlivou silou. A tieto telá sú veľmi veľké a majú silnú gravitáciu. Preto sú guľaté. Keď sa na to všetko pozriete, vrátane Pluta, všimnete si, že sú guľaté.
Vidíte, že sa tu pohybuje gravitácia. Ale ďalšou základnou vlastnosťou planét je niečo, čo tu nevidíte, a to hviezda, Slnko, okolo ktorej obiehajú všetky planéty slnečnej sústavy. A to je to, čo v podstate spôsobuje stratu atmosféry. Dôvod, prečo hviezdy spôsobujú stratu atmosféry z planét, je ten, že hviezdy poskytujú planétam častice, svetlo a teplo, ktoré môžu spôsobiť straty atmosféry. Ak myslíte na teplovzdušný balón alebo sa na tento obrázok pozriete pomocou lampiónov z festivalu v Thajsku, uvidíte, že horúci vzduch poháňa plyny smerom hore. A ak je dostatok energie a tepla, čo má naše Slnko, môže sa tento plyn, ktorý je taký ľahký a podporovaný iba gravitáciou, stratiť vo vesmíre. To je teda to, čo spôsobuje stratu atmosféry tu na Zemi a na iných planétach: táto interakcia medzi teplom emitovaným hviezdou a prekročením gravitačnej sily planéty.
Povedal som vám, že rýchlosť, akou sa to stane, je asi 180 kg za minútu pre vodík a takmer 3 kg pre hélium. Ako to však vyzerá? No, ešte v 80. rokoch som fotografoval Zem v ultrafialovom svetle pomocou programu Dynamic Explorer, kozmickej lode NASA. Takže tieto dva obrazy Zeme ilustrujú, ako vyzerá táto žiariaca vodíková žiara, zvýraznená červenou farbou. V tejto bielej žiare v kruhu, ktorý vám ukazuje polárne žiary, a v pásmach okolo trópov môžete vidieť ďalšie zložky, ako je kyslík a dusík. Tieto obrázky nám presvedčivo ukazujú, že naša atmosféra nielen tu, na Zemi, úzko súvisí s nami, ale v skutočnosti siaha ďaleko do vesmíru, a to by som dodal s alarmujúcou rýchlosťou.
Zem však nie je jedinou planétou, ktorá trpí stratami atmosféry. Mars, najbližší sused, je oveľa menší ako Zem, takže má menej gravitačnej sily na udržanie svojej atmosféry. Hoci má Mars atmosféru, môžeme vidieť, že je oveľa tenšia ako Zem. Pozeraj na povrch. Vidíte krátery, ktoré naznačujú, že nemalo atmosféru na blokovanie týchto dopadov. Vidíme tiež, že ide o „červenú planétu“ a v jej farbe hrá úlohu strata atmosféry. Veríme, že je to spôsobené tým, že Mars mal v minulosti viac vody a keď mala voda dostatok energie, rozložila sa na vodík a kyslík a vodík, ktorý bol taký ľahký, sa dostal do vesmíru a zvyšný kyslík korodoval pôdu, ktorá to spôsobovala. známe farby hrdzavo červenej.
Je v poriadku pozerať sa na fotografie Marsu a tvrdiť, že pravdepodobne došlo k atmosférickej strate, ale NASA má v súčasnosti na Marse sondu s názvom MAVEN satelit, ktorej úlohou je študovať stratu atmosféry. Je to kozmická loď Mars Atmosphere and Volatile Evolution. Získané výsledky nám už ukázali obrázky veľmi podobné tým, ktoré sme videli tu na Zemi. Dlho sme vedeli, že Mars stráca svoju atmosféru, ale máme niekoľko úžasných snímok. Tu napríklad môžete vidieť červený kruh, ktorý ukazuje veľkosť Marsu, a modrou farbou, ako sa stráca vodík. Rozprestiera sa teda na ploche viac ako 10-krát väčšej ako planéta, natoľko, že už nie je spojená s planétou. Stráca sa vo vesmíre. A to nám pomáha potvrdiť nápady, napríklad prečo je Mars červený kvôli stratenému vodíku. Vodík však nie je jediný stratený plyn. Spomenuli sme hélium na Zemi a veľa kyslíka a dusíka a vďaka MAVEN-u môžeme vidieť aj stratu kyslíka z Marsu. A vidíte, ako je to, že kyslík je ťažší, nedostáva sa až k vodíku, ale stále sa z planéty stráca. Nie je to všetko obmedzené iba na ten červený kruh.
Skutočnosť, že strata atmosféry je viditeľná nielen na našej planéte, ale môžeme ju študovať aj inde a vysielať kozmické lode, nám umožňuje spoznať minulosť planét, ale aj planéty všeobecne a budúcnosť Zeme. Jedným zo spôsobov, ako sa môžeme dozvedieť viac o budúcnosti, sú také vzdialené planéty, ktoré nevidíme. Mal by som spomenúť, ale predtým, ako budem pokračovať, vám nebudem ukazovať takéto obrázky s Plutom, ktoré by vás mohlo sklamať, ale zatiaľ ich nemáme. Misia New Horizons v súčasnosti skúma, ako dochádza k stratám atmosféry na planéte. Takže zostaň s nami a čakaj na novinky. Planéty, o ktorých som chcel hovoriť, sú známe ako tranzitné exoplanéty.
Akákoľvek planéta, ktorá obieha okolo inej hviezdy ako nášho Slnka, sa nazýva exoplanéta alebo extrasolárna planéta. A tieto takzvané „tranzitné“ planéty majú zvláštnu vlastnosť, takže ak sa pozriete do stredu hviezdy, uvidíte, že v skutočnosti bliká. A dôvod, prečo bliká, je ten, že existujú planéty, ktoré vždy prechádzajú pred ňou, a táto špeciálna orientácia, v ktorej planéty blokujú svetlo vychádzajúce z hviezdy, nám umožňuje vidieť blikanie svetla. A pozorovaním hviezd na nočnej oblohe, aby sme videli blikanie, objavujeme planéty. Takto by sme mohli zistiť viac ako 5 000 planét v Mliečnej ceste a vieme, že ich je oveľa viac, ako som už povedal.
Keď sa pozrieme na svetlo z týchto hviezd, to, čo vidíme, nie je, ako som povedal, samotná planéta, ale v skutočnosti vidíte pokles svetla, ktorý môžeme zaznamenať v priebehu času. Takže svetlo klesá, keď planéta klesá pred hviezdou, a to je blikanie, ktoré ste práve videli. Nielenže detegujeme planéty, ale môžeme aj študovať toto svetlo pri rôznych vlnových dĺžkach. Spomenul som štúdium Zeme a Marsu v ultrafialovom svetle. Ak sa pozrieme na exoplanéty prechádzajúce cez Hubblov vesmírny ďalekohľad, zistíme, že v ultrafialovom smere vidíme oveľa intenzívnejšiu žiaru, oveľa menej svetla z hviezdy, keď planéta prechádza vpredu. A myslíme si, že je to preto, že na planéte je rozšírená vodíková atmosféra, vďaka ktorej vyzerá viac opuchnutá, a tak blokuje viac svetla, ktoré vidíte.
Pomocou tejto techniky sme boli schopní objaviť niekoľko tranzitných planét, ktoré trpia stratami atmosféry. A tieto planéty možno nazvať horúcimi Jupitermi, ako sme objavili niektoré z nich. A to preto, že existujú plynové planéty ako Jupiter, ale sú tiež blízko svojej hviezdy, takmer stokrát bližšie ako Jupiter. A pretože sa tu má stratiť všetok tento ľahký plyn a všetko toto teplo z hviezdy, rýchlosť straty atmosféry je katastrofická. V porovnaní s približne 180 kg vodíka strateného za minútu na Zemi sa každú minútu na týchto planétach stratí asi 590 000 kg vodíka.
Možno si pomyslíte: „Dobre, ale planéta zmizne?“ To je otázka, ktorú si ľudia položili pri pohľade na našu slnečnú sústavu, pretože planéty najbližšie k Slnku sú pevné a najvzdialenejšie sú väčšie a plynnejšie. Mohlo to začať niečím ako Jupiter, ktorý bol bližšie k Slnku a uvoľňoval plyn dovnútra? Veríme, že ak vychádzame z niečoho ako horúci Jupiter, planéta ako Merkúr alebo Zem nemôže vzniknúť. Ak by to ale bolo na začiatku o niečo menšie, je možné, že sa stratilo dosť plynu, čo by malo výrazný dopad a malo by za následok niečo veľmi odlišné od toho, čo bolo na začiatku.
To všetko znie trochu všeobecne a mohlo by nás prinútiť myslieť na slnečnú sústavu, ale čo to má spoločné s nami tu na Zemi? V ďalekej budúcnosti bude Slnko jasnejšie. Keď sa to stane, bude teplo zo Slnka veľmi intenzívne. Rovnako ako vidíte plyn, ktorý vychádza z atmosféry horúceho Jupitera, bude plyn vychádzať zo Zeme. Môžeme teda očakávať alebo sa na to aspoň pripraviť, že vo vzdialenej budúcnosti bude Zem vyzerať skôr ako Mars. Náš vodík v rozkladajúcej sa vode sa stratí do vesmíru rýchlejšie a zostane nám táto suchá červenkastá planéta.
Nebojte sa, bude to trvať niekoľko miliárd rokov, takže máme nejaký čas na prípravu.